鄭西客專華縣梁場32m箱梁預制施工工藝特點

摘要：本文簡要概述了鄭西客專華縣梁場32m箱梁預制的工藝流程，試著從箱梁預制過程中梁體鋼筋、橋面鋼筋、液壓式內模整體吊裝方案的角度闡述并進行剖析，提出梁體高性能混凝土的灌注方法及預防梁體開裂的建議。

關鍵詞：32m箱梁預制施工 技術要點

1 工程概況

鄭西客專華縣梁場32m箱梁截面為單箱單室，梁底寬5.5m，梁高3.05m，橋面寬13.4m，主梁兩側懸臂各長3.35m，懸臂端部厚度為20cm、根部厚度為65cm。斜腹板斜坡為1：4，箱梁為縱向預應力體系結構。縱向預應力鋼絞線的線束采用7-7φ5、8-7φ5兩種規格鋼絞線。32米箱梁均為簡支，梁重最大達819.05噸，華縣梁場共預制32m箱梁509片，其中有36片為24m梁。預制場占地約185畝，設制梁臺座9個，專用存梁臺座72個，梁場設有130米長的橫移滑道19條，750米長縱移滑道2條，預制場內主要機械設備有：40噸龍門吊機兩臺，500噸龍門吊機兩臺，橫移運梁臺車3套，8m3混凝土攪拌運輸車6臺，混凝土輸送泵2臺，混凝土布料機2臺，混凝土攪拌站2座。

2 32米箱梁施工及工藝特點

2.1 模板 梁場配置8套32m底模、4套32m內模、4套32m側模、1套24外模。

2.2 模板安裝與拆除

2.1.1 底模安裝。由生產廠家分塊預制底模，然后運至施工現場。在制梁臺位條形基礎上對底模進行拼裝，具體流程為：兩端支座和活動底模各兩節，中間固定一節。功能如下：兩端支座底模是縱向活動式，張拉后的梁體就能同步于梁體收縮；梁體張拉前拆除連接支座底模的活動底模，不僅便于方便支座底模縱向滑動，也可當作移梁臺車的轉換支點；側模的安裝以中部固定式底模為基準。

2.2.2 側翼模板安裝。箱梁兩側翼板高度均相同，為提高生產效率，相鄰兩個臺座共用一套模板。側模拼裝平整后，用螺栓連接成整體，焊接連接縫。后用卷揚機牽引臺車將側模縱向移至固定方位，然后用水平千斤頂推移側模與底模靠近。固定好側模后縱向精確對位，將17臺千斤頂安裝在側模支承骨架下內外兩側，對其高度進行調整，使其將模版抬升至設計標高，用螺栓固定在底模上，再根據設計標高調整千斤頂的高度，擰緊螺栓。

2.2.3 端模安裝。根據上、下結構設計，端模可分為上端模和下端模。為方便端模安裝，吊裝底板鋼筋和腹板鋼筋后，先安裝端模再逐根穿入梁端外露鋼筋進行綁扎。安裝端模的過程中，每根抽拔棒應對準端模的錨墊板孔穿入；檢查梁長、梁寬，安裝端模。

2.2.4 內模安裝。32m箱梁預制所用的內模為全液壓式內模。為了確保內膜安裝質量的同時盡量縮短工期，采用分節拼裝、整體聯結和吊裝，整體脫模牽引出梁體的施工方法。整體吊裝內模從設計到加工與2臺40噸龍門吊配套使用。吊裝時用數根鋼絲繩輔助吊裝，以防內模變形。內膜從箱梁內脫出后吊裝到制梁臺座以外的臨時支墩上進行再次頂撐。伸展內模兩側千斤頂，按上下順序頂推內模板塊到指定位置，并按設計要求安裝內模撐桿，擰緊螺母；用龍門吊平穩緩慢地將內模整體抬吊入模。

2.2.5 內模拆除。當混凝土強度達到15-20Mpa時，允許拆除內模。拆除內模內所有活動支撐桿，安裝內模走行鋼軌。收縮兩側下梗肋模板支撐千斤頂，使下梗肋模板收轉折疊，收縮上梗肋模板支撐千斤頂使上梗肋模板收轉。上下梗肋模板收轉折疊后內模小車立柱頂升千斤頂收縮下降，使整個內模整體下降約350mm。擰轉內模小車支承在底模上的四個支承螺桿，使內模小車的四個走行輪落在鋼軌上，當內模全部落在走行鋼軌上后，將支承螺桿擰轉至支承螺桿底部完全高出混凝土頂面。在箱梁兩端外側安裝內模滑道鋼梁及卷揚機，鋼梁頂面高度與箱梁底板加厚段齊平，便于內模滑移鋼軌對接。將卷揚機鋼絲繩與內模連接，利用卷揚機牽引內模出箱梁。

2.2.6 外模拆除。當混凝土強度達到設計要求時方允許拆除外模。拆外模前先松開外模與底模連接的螺栓，將外模骨架底部的支撐千斤頂逐個放松，外模整體落到移模臺車上。移模臺車上的水平千斤頂收縮，模板向外拖離開混凝土面約100mm，利用在另一個臺位端部設置的卷揚機牽引側模移向另一個臺位。

2.2.7 端模拆除。拆端模時混凝土強度達到5Mpa即可拆除。但考慮到本模板方案是側模夾持端模，因此端模最先拆除。

2.3 鋼筋 鋼筋嚴格執行國際驗收標準。通過采用抽檢的方式檢查鋼筋的直徑、外觀等是否符合設計要求，驗收合格后進入施工現場。進場后將鋼筋及其配件存放在指定位置，鋼筋的加工、綁扎、成型和標識等一律按設計標準執行。

2.3.1 在胎模具上對鋼筋進行綁扎，而胎模具按梁體、橋面鋼筋設計圖設計。胎模具采用型鋼加工而成，鋼筋定位采用在型鋼上根據鋼筋直徑的大小開半圓孔，從而確保鋼筋數量、位置、形狀定位準確。鋼筋綁扎要求不同直徑的鋼筋采用不同長度的扎絲，扎絲頭一律向內，確保扎絲頭不進入鋼筋保護層，杜絕影響耐久性的影響源。

2.3.2 橋面鋼筋和梁體采用一次成型綁扎，通過2臺40噸龍門吊機利用鋼結構起吊扁擔一次起吊，安裝到位。這樣，既保證梁體、橋面鋼筋綁扎安裝質量，又能平行作業，加快生產節奏，進而保證預應力孔道位置準確。

2.4 預應力 為了保證箱梁使用壽命，預應力體系采用真空輔助壓漿工藝。

2.4.1 采用橡膠抽拔棒成孔，橡膠抽拔棒密封性能好，孔道摩阻小，能重復使用不造成浪費，有足夠的空間保證預應力孔道不漏漿。預應力孔道定位采用在鋼筋胎架上進行，定位網間距直線段為500mm，曲線段為350mm，采用Ф12mm鋼筋作為定位筋，并用Ф10mm鋼筋箍住橡膠抽拔棒。

2.4.2 預應力鋼絞線錨具預制執行國標標準，通過質量驗收后方可運至施工現場，鋼絞線錨具存放、下料、穿束、標識，張拉千斤頂、油泵、油表校驗等嚴格按鄭西客運專線相關技術規范要求進行。

2.4.3 通過采用三次張拉，從根本上克服箱梁溫度應力產生的裂紋現象。預張是在箱梁混凝土抗壓強度R≥30MPa、內模螺栓松動后對稱進行，腹板2束，底板4束；拆掉內模后，當箱梁混凝土抗壓強度在40+3.5MPa以上，且外模支撐油頂卸壓后開始初次對稱張拉。這樣，從根本上解決了箱梁預制時由于溫度應力而產生的裂紋。

2.4.4 當箱梁混凝土抗壓強度滿足R≥50+3.5MPa 后開始終張，箱梁縱向預應力束用4臺400噸千斤頂對稱張拉，通過張拉應力與伸長量（包括鋼絞線回量）雙控，確保預應力質量。

2.4.5 鋼絞線張拉完畢后，做上標記，觀察24小時鋼絞線沒有回縮等異常變化后，用砂輪機切割錨具外的鋼絞線（鋼鉸線外露3.5cm長）。

2.4.6 采用真空輔助壓漿。壓漿流程為：在壓漿孔道出入口處分別安裝密封蓋和閥門，然后將真空泵與非壓漿端相連，壓漿泵與壓漿端相連，而以串聯的形式連接三向閥門、負壓容器和錨墊板壓漿孔，閥門與錨墊板壓漿孔之間和通過用透明塑料管連接。操作流程是：將排氣閥門關閉后開始壓漿，先用真空泵抽真空，當壓力值在-0.06MPa～-0.10MPa之間時啟動壓漿泵，水泥漿涌入非壓漿端的透明管后，旋開三向閥門，直至泥漿從閥門口流出時將閥門關死繼續壓漿，當壓力值達到0.5～0.6MPa時持壓兩分鐘。

通常在梁場進行了壓漿工藝實驗，目的確保壓漿質量。壓漿配合比為1：0.136：0.352，每盤漿體原材料用量為：150kgP·O42.5涇陽聲威牌水泥；52.7kg水；20.5kg山西黃騰灌漿劑。

在施工過程中要確保管道不漏漿，密封罩蓋與錨墊板密貼，確保壓力在0.5～0.6MPa狀態下，這樣能保證管道壓漿密實。真空壓漿相較于一般的壓漿工藝來說，可以有效降低漿體的水灰比、泌水率和收縮率，提高漿體的強度和密實度，同時預應力筋的防腐蝕性能也有所提高。

2.5 箱梁混凝土

2.5.1 高性能混凝土。

2.5.1.1 高性能混凝土施工均采用常規的原材料和工藝流程，但是要摻加適量的礦物和化學添加劑按設計的配合比拌制而成。相較于普通的混凝土而言，此類混凝土的穩定性、耐久性更高，抵抗外部環境的能力更強。

2.5.1.2 高性能混凝土配合比由中鐵一局集團中心實驗室進行研究和試驗，最后根據原材料供應情況和價格比較，選定了多組配合比用于預制箱梁。

①配合比的主要技術性能指標為。

a工作性能：混凝土澆筑入模時坍落度是180～220mm，出機后2h以內坍落度能超過16cm，混凝土初凝時間至少為8h，含氣量應為2%～4%，壓降泌水率小于10%。

b力學特性：由于力學性能已達到C50型混凝土力學性能指標，張拉4d后抗壓強度應大于（85+3.5）%。

c長期性能及耐久性能：混凝土56天齡期后的混凝土的抗凍、抗滲、電通量均符合規范要求。

②采用低水膠比、較大坍落度、雙摻粉煤灰及高爐粒化礦渣粉方案。

2.5.2 采用2臺120型攪拌站，配備6臺8m3攪拌運輸車、2臺混凝土輸送泵、2臺布料機配合運輸混凝土拌合料。

2.5.3 梁體灌注與振搗：采用一次性灌注成型法灌注梁體混凝土，注意灌注時長不超過6h。按照技術規程，按以下工序進行梁體混凝土的灌注和振搗。

2.5.3.1 由箱梁梁端開始用2臺布料機按腹板到跨中的順序灌注，底板兩側混凝土超過內模下梗肋時停止灌注，由內模頂部預設灌注孔補充底板混凝土，實時觀察底板混凝土的厚度，灌注完底板混凝土后采用振搗棒振搗。灌注時腹板處的混凝土必須充分翻漿，以確保混凝土的密實度符合設計要求。

2.5.3.2 當底板灌注完成后，再向跨中對稱灌注腹板混凝土，確保兩側腹板灌注同時進行，以防止兩邊混凝土面高低懸殊，進而導致內模偏移。

2.5.3.3 運用縱向分段、斜向分層的操作工藝灌注腹板混凝土。灌注時，要將每一層混凝土的厚度控制在30cm以內。安排2臺布料機按照從兩側到中間的順序灌注，跨中處采用交叉搭接的灌注工藝，每層的銜接部位相互交叉，以免水泥漿在此處集聚造成截面薄弱。混凝土在灌注入模時，必須按施工標準均勻下料，同時配以適度的振搗，二者交叉進行。需要注意的是，每次振搗必須使用符合腹板下梗肋部位振搗條件的附著式振動器（外側模設置附著式振動器，振動器交錯布置且靠近底部，安設牢固，每側側翼模安裝34臺附著式振動器）和振搗棒振搗，確保下梗肋處混凝土的密實。

2.5.3.4 完成腹板槽的灌注后繼續灌注橋面板。采用分段灌注的工藝流程（2m為一段）由兩端向跨中連續推進。

2.5.3.5 灌注橋面混凝土時，應遵循兩端向跨中、兩邊翼緣外側向中部的順序持續灌注。澆筑過程中，為了使混凝土的平整度和密實度達到預期效果，且坡度順暢，除按規定進行振動外，還要行兩次收漿抹平，預防裂紋和不平整。橋面振搗采用整平機振搗及人工收漿。

2.5.3.6 操作插入式振動器時應快插慢拔，振動棒移動距離不超過振動棒作用半徑的1.5倍（約40cm），每點振動時間約20s～30s，振動時振動棒上下略為抽動，振動棒插入深度以進入前次灌注的混凝土面層下50～100mm。

2.5.4 混凝土養護。

2.5.4.1 箱梁頂板養護及保溫

①箱梁混凝土灌注完畢，在混凝土初凝過程中，特別要加強表面的保濕工作。當溫度較高、氣候干燥時采用噴霧器噴霧保濕，但是不能用水管直接沖混凝土表面。混凝土接近初凝時（即根據混凝土表面不粘手、不粘土工布時為宜）橋面采用土工布遮蓋，保持表面整潔，不得污染橋面，土工布塊之間應設10cm左右的重疊寬度。設專人不間斷灑水養護，保證混凝土充分濕潤，以確保在任何情況下土工布均處于濕潤狀態。灑水次數應以保持混凝土表面濕潤狀態為度。一般氣候條件下白天以1-2小時灑水一次，晚上4小時左右灑水一次為宜，夏天適當加密，冬天適當減少灑水次數。灑水養護期：從灌注完開始計時，夏天一般不少于7天，其他季節不宜少于14天。當箱梁經過張拉移出制梁臺座后，須繼續灑水養護至規定時間。當日平均氣溫低于+5℃時，不得進行澆水養護。

②根據歷年華縣氣象資料，本地區最冷為兩月，平均氣溫連續五天日平均氣溫低于5℃，達到冬季施工的標準。因此必須按照冬季施工規范要求做好冬季施工安排部署，確保工程內在質量，保證工程的順利進行。冬期開展澆筑混凝土箱梁構件的施工，盡量避免夜晚施工，確保混凝土入模溫度始終在8℃以上，避免溫度過低影響箱梁質量；拌合混凝土原料時，由于冬期施工外部環境溫度較低，拌制時間應延長至規定時間的2倍；養護階段的重點是做好保溫措施。由于外部環境溫度低，在橋面混凝土灌注收漿后，上層橫向覆蓋塑料薄，下層橫向覆蓋土工布或中間帶有塑料夾層的單層土工布，對混凝土構件進行保溫養護。同時注意當日平均氣溫低于5℃時，不得進行澆水，但應經常檢查橋面是否失水，必要時可在土工布上噴灑水霧（不得直接在砼面上澆水）；當用塑料薄膜（下層）和土工布（上層）進行保溫養護覆蓋時橫向兩邊要留足夠的長度（100cm）以便用角鐵或其他物體壓住，防止刮風裹起，后用彩鋼板制成的保溫棚對梁面進行全面覆蓋。

2.5.4.2 箱梁箱室內養護

①澆筑好箱梁底板后，為避免箱內進風而迅速降溫，可用彩條布、帆布等布料封堵箱梁箱室兩端。混凝土構件初凝后立即灑水養護，根據氣溫和天氣狀況嚴格控制灑水量。根據施工經驗，箱梁箱室兩端封閉，箱內溫度是比較高的，因此在混凝土構件終凝后，可向底板澆水養護。

②為避免混凝土構件初凝后，其腹板通風孔處產生過大溫差而形成溫度裂紋，因此管模拔出后立即用濕潤棉紗堵塞通風孔進行保溫。

③將內模移出箱室后，向箱梁腹板內側和內部頂板處噴灑養護劑，箱室內底板仍用澆水的方式進行養護。

④箱梁箱室內冬季兩端封閉之后箱內溫度可以滿足規范規定不用采取其他辦法保溫。

2.5.4.3 箱梁養護和保溫工藝

①整體拆除箱梁外側模板后，利用專門制作的養護平臺移至梁體翼緣板下面，由養護工人用噴霧器向箱梁翼板底板和腹板外側噴灑養護劑。將箱梁移出制梁臺座后，向其底板底面噴灑養護劑加強養護。

②在氣溫低于5℃的環境中預制箱梁，必須將由彩鋼板制成的保溫棚覆蓋到梁面上，再沿側模桁架外側及端模四周掛鋪帆布篷（兩塊帆布篷搭接重疊15cm），覆蓋兩側側模及端模，帆布篷底部要用重物緊緊壓住，形成一個大的保溫棚，同時在每個臺座周圍布設蒸養管道加溫加濕，對梁體內外進行養護。保證混凝土在澆注后的7d內不低于10℃。

③冬季混凝土保溫養護時，必須派專人二十四小時輪流值班，特別是夜晚環境溫度較低時加強溫度控制，確保養護的連續性。

3 小結

鄭西客專華縣梁場32m箱梁采用梁體鋼筋、橋面鋼筋、液壓式內模整體吊裝方式，側模采用單側一塊整體模板、臺車移動方式，該方式不但確保施工質量，提高工作效率，加快施工進度，更重要的是節省大量人力物力，但是要配置相應的起重設備及吊具。采用普通混凝土攪拌、運輸、灌注的工藝流程，摻入適量的粉煤灰和礦粉，以滿足高性能混凝土性能指標的基本要求。通過整平機整平橋面，提高橋面施工質量。采用三次張拉工藝，并按施工要求加強橋面養護，可以有效解決大跨度預應力預制箱梁施工中裂紋病害的發生，從而延長其使用壽命。

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